DE10119003B4

DE10119003B4 - Verfahren zur energetischen Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen

Info

Publication number: DE10119003B4
Application number: DE10119003A
Authority: DE
Inventors: Franciszek Wasniowski; Leszek Goniacz; Romuald Chrusciel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: DE10119003A1; PL195831B1; PL346922A1

Abstract

Verfahren
zur energetischen Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen durch Verbrennung in einem Wanderrostkessel
mit einem Wanderrost
in einer Verbrennungskammer
bei Zufuhr von Primär- und Sekundärluft,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Altreifen und andere Gummiabfälle in streifenförmige Teile geschnitten und danach in einem Granulator zu einer Korngröße von 1 mm÷150 mm mit gleichzeitiger Stahldrahtentfernug zerkleinert werden,
die separierten Stahlelemente mit einem magnetischen Separator ausgehalten werden,
so dass ein reines Gummigranulat entsteht,
das einem Kohlenbrennstoff aus Kohlenkörnern in einem Masseverhältnis nicht größer als 1:1 zugeteilt wird,
wobei ein Mischbrennstoff Kohle-Gummi entsteht,
in dem das Gummigranulat gleichmäßig in der Kohle verteilt ist und der auf dem Wanderrost bei minimalem Luftüberschuss in einem Temperaturbereich von 1200°C bis 1500°C so verbrannt wird,
dass die bei der Gummiverbrennung entbundenen toxischen Verbindungen, wie Dioxine oder Furane,
in einer brennenden Kohlenschicht durch eine abwechselnd wirkende...

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen durch Verbrennung in einem Wanderrostkessel mit einem Wanderrost in einer Verbrennungskammer bei Zufuhr von Primär- und Sekundärluft.
Stand der Technik
Aus der Praxis sind Verfahren für energetische Altreifenverwertung bekannt, die auf dem Verbrennen ganzer Autoreifen in speziell konstruierten Feuerungen beruhen und danach die Wärme der Verbrennungsgase zur Erzeugung von Wasserdampf oder Heizwasser nutzen. Bei diesen Verfahren müssen die Rauchgase nach dem Passieren eines Abhitzekessels in einer wirkungsvollen Reinigungsanlage von Schwefelverbindungen, Stickoxiden und eventuellen Dioxinen, sowie Furanen, gereinigt werden. Der Nachteil dieser Verfahren liegt in der Notwendigkeit der Errichtung von speziellen Feuerungen, Abhitzekesseln und Rauchgasreinigungsanlagen, was sich aus ökonomischen Gründen nur bei einer vorausgehenden Ansammlung eines größeren Altreifenvorrates (zahlreiche Millionen Stück) lohnt. Darüber hinaus stößt die Errichtung solcher Altreifenverbrennungsanlagen auf heftigen Bevölkerungswiderstand, ähnlich wie der Bau anderer Müllverbrennungsanlagen.
25-jährige Betriebserfahrungen dieser Altreifenverwertungsrichtung enthält der Vortrag von Dr. R. Graf und Ing. H. Schemand mit dem Titel ”Thermische Verwertung von Altreifen-Stand nach 25 Jahren Betriebserfahrungen”, der in Brüssel auf der ”Fifth Annual Conference an Tyre Recycling, 25. bis 27. März 1998, Brüssel, Belgien” gehalten wurde.
Aus der DE 26 27 056 A1 ist ein Verfahren zu energetischen Altreifenverwertung bekannt, das auf der Verbrennung der Reifen in Rohrdrehöfen für die Klinkererzeugung in der Zementindustrie beruht. Der Vorteil dieses Verfahrens ist der Einbau der Eisenbestandteile von Altreifen in die chemische Zusammensetzung des Klinkers, was das Ausbleiben jeglicher Festreststoffe zur Folge hat. Der Nachteil dieses Verfahrens ist eine Mindestlänge des Drehofens, um ein vollständiges Verbrennen der Altreifen und die thermische Zersetzung der toxischen Produkte, die im Anfangsstadium des Verbrennungsprozesses entbunden werden, zu gewährleisten. Ein zusätzlicher Nachteil ist das Fehlen einer genügenden Anzahl von langen Drehöfen, deren Betrieb noch zusätzlich mit der Konjunktur für Bauvorhaben mitgehen muss. Deshalb ist die Menge der möglichen Altreifenverwertung nach diesem Verfahren ziemlich begrenzt.
Aus der DE 33 44 492 C2 ist ein Verfahren zur Verwertung von Altreifen bekannt, dessen Prinzip auf der Gasifizierung ganzer Reifen in einer Wirbelschicht eines speziell ausgelegten Gasifikators beruht. Erst die erzeugten brennbaren Pyrolysegase werden zur Beheizung von Drehöfen in der Zementindustrie eingesetzt. Der Nachteil dieses Verfahrens, ist die Notwendigkeit der Errichtung eines speziellen Gasifikators, dessen Durchmesser dem Reifendurchmesser angepasst sein muss. Der Betrieb des Gasifikators ist ziemlich umständlich und seine Durchsatzleistung begrenzt. Diese Nachteile verhinderten einen allgemeineren Einsatz dieses Verfahrens.
Aus der DE 29 23 898 A1 ist ein Verbrennungsverfahren für Altreifen in einer Wirbelschicht bekannt, bei dem die Altreifen zuvor in kleinere Stücke geschnitten werden. Das Wirbelbett besteht bei diesem Verfahren aus Eisenoxid, das aus den oxidierten Eisenbestandteilen der verbrannten Reifenstücke entsteht. Um die Schwefeloxide gleich in dem Wirbelschichtreaktor einzubinden, wird dem Wirbelbett eine gewisse Menge von Kalkstein, Dolomit oder Kalk zugesetzt. Nach der Wirbelschichtfeuerung passieren die Rauchgase einen Vorentstauber und anschließend einen Abhitzekessel zur Erzeugung von Wasserdampf. Nach dem Abhitzekessel werden die Rauchgase durch Nasswäsche in einer Venturidüse gereinigt. Dabei entsteht eine gewisse Menge Abwasser, was einen wesentlichen Nachteil des Verfahrens darstellt. Ein zusätzlicher Nachteil dieses Verfahrens ist der Verbrauch von Zusatzbrennstoff-Heizöl, in der Inbetriebnahmephase der Anlage.
Aus der DE 196 19 402 C1 ist ein Verfahren bekannt, das der Zersetzung von toxischen Rauchgasbestandteilen, wie Dioxine und Furane, dient, die bei der Verbrennung von allerlei Abfällen entstehen. Die Zersetzung wird durch das Führen der Rauchgase in die Hochtemperaturzone – 1250°C eines energetischen Kessels erreicht, der mit festem Brennstoff befeuert wird.
Aus der DE 31 01 973 A1 ist ein Verfahren zum Verbrennen von fein zerkleinerten Gummiabfällen bekannt, die mit einem Stützbrennstoff (Heizöl) in einer rostfreien Brennkammer verfeuert werden. Die zyklonförmige Brennkammer sichert eine genügend lange Verweilzeit der Abfälle im Bereich von hohen Temperaturen (ca. 1200°C). Der nachgeschaltete Abhitzekessel erzeugt Wasserdampf und kühlt die Abgase bis etwa 200°C ab. Vor dem Ableiten der Rauchgase in den Kamin, werden diese noch in einem speziellen Modul effektiv gereinigt. Die Anlage ist daher ziemlich kompliziert und verwertet lediglich 50÷100 kg Gummiabfälle pro Stunde.
Aus der DE 42 17 070 A1 ist ein Verfahren zur Mitverbrennung von Altreifen mit Kohle in einem Wanderrostkessel bekannt. Die Rostfeuerung mit einer Wurfbeschickung der Kohle hat in der Seitenwand der Brennkammer einen schrägen Beschickungsschacht für die zerkleinerten Altreifen. Mit einem Zellenradzuteiler werden über diesen Schacht gröbere Reifenstücke dosiert, die auf die Rostzone fallen in der sich bereits eine Aschenschicht der verbrannten Kohle gebildet hat. Dieses Vorgehen soll dem Anhaften von geschmolzenen Stahldraht-Reifenelementen an die Rostschuppen vorbeugen. Die Drahtelemente der verbrannten Reifen werden mit der anfallenden Feuerungsschlacke entsorgt. Diese Verunreinigung der Schlacke begrenzt ihre Verwertungsmöglichkeiten und ist daher ein Nachteil des Verfahrens. Darüber hinaus muss die Verbrennungskammer des Kessels mit einem Zuteilersystem für Reifenstücke nachgerüstet werden. Zusätzlich bewirkt die thermische Zersetzung der Gummiabfälle in einer niedrigen Temperaturzone des Rostes das Entstehen von unverbrannten toxischen Pyrolyseprodukten, die den Kessel zusammen mit den Rauchgasen verlassen. Deshalb fand dieses Verwertungsverfahren auch keinen breiteren Einsatz in der Industriepraxis.
Die DE 196 08 095 A1 beschreibt das Verbrennen von zerkleinerten Altreifen in einer Wirbelschichtfeuerung mit separater Zuführung des Kohlenbrennstoffes und der Gummikomponente. Nachteilig hierbei ist die niedrige Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht, die zu keiner restlosen Zersetzung der toxischen Verbindungen führt.
Aus der PL 55 965 Y1 (polnisches Gebrauchsmuster) ist ein Verfahren für eine zweistufige Verbrennung von grob geschnittenen Autoreifen bekannt, in dem eine Verbrennungskammer, eine Nachverbrennungsstrecke und ein Wärmetauscher eingesetzt werden. Der Nachteil dieses Verfahren besteht darin, dass unverbrannte Wulstdrähte und Stahlnetze periodisch aus der Vorverbrennungskammer entfernt werden müssen. An diesen Drähten haften noch unverbrannte Gummireste. Aus ökologischen Gründen ist das Verfahren kaum einsatzfähig.
Aus der PL 182 538 B1 (polnischen Patentanmeldung) ist auch ein Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfällen bekannt, dessen ökologische Akzeptanz durch das Mitverbrennen dieser Abfälle mit Abfallholz in einer rostfreien Anlage erreicht wird.
Aufgabe der Erfindung
Die Nachteile der Verwertungsverfahren von Altreifen und anderen Gummiabfällen, gemäß dem Stand der Technik, vermeidet das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung dazu ist im Unteranspruch 2 genannt.
Beschreibung
Die energetische Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen, der Erfindung nach, bei der die Altreifen zerkleinert und nachfolgend zusammen mit der Kohle verbrannt werden, die erzeugten Verbrennungsgase gekühlt und vor dem Ableiten in die Atmosphäre gereinigt werden, beruht darauf, dass die verwerteten Autoreifen und/oder andere Gummiabfälle zu einer Korngröße von 1 mm÷50 mm mit gleichzeitiger Stahldrahtseparierung zerkleinert werden und nachfolgend dem Kohlenbrennstoff im Masseverhältnis nicht größer als 1:1 zugeteilt werden, wonach der so aufbereitete Mischbrennstoff Kohle-Gummi im Temperaturbereich von 1200°C bis 1500°C verbrannt wird.
Günstig ist, wenn das dem Kohlenbrennstoff zugeteilte Gummigranulat gleichzeitig in dem Kohlenbrennstoff gleichmäßig verteilt wird. Es ist ebenfalls günstig, wenn die dem Verbrennungsprozess zugeführte Sekundärluft eine Temperatur von 100°C bis 300°C aufweißt.
Ein Vorteil des Verfahrens, gemäß der Erfindung, liegt in der Möglichkeit einer energetischen Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen in zahlreich betriebenen Kohlenkesseln, die einen Wanderrost besitzen, ohne dass die Errichtung spezieller Verbrennungsanlagen nötig ist. Eine Vorraussetzung ist lediglich das Betreiben einer Zerkleinerungslinie für Altreifen und andere Gummiabfälle.
Nachdem der Anteil von Gummi in der verbrannten Kohle einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird eine genaue Nachreinigung der Rauchgase unumgänglich. Größere Energiekessel besitzen meistens schon eine solche Anlage oder die Nachrüstung mit einer REA (Rauchgas-Entschwefelungsanlage) ist bereits geplant. Die thermische Zersetzung der Dioxine oder Furane verläuft in einer verbrennenden Kohlenschicht besonders wirksam. Abwechselnd auftretende, stark reduzierende (an der Oberfläche der Kohlenkörner) und oxidierende (in den Kanälen zwischen den Kohlenkörnern) Atmosphäre schafft dazu die optimalen Bedingungen.
Das Problem des Anschmelzens von Stahlelementen der Reifen an die Rostschuppen ist durch die Trennung dieser vom Gummigranulat im Zerkleinerungsprozess gelöst.
Ausführungsbeispiele
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen genauer veranschaulicht:
Beispiel 1:
Dieses Beispiel veranschaulicht die energetische Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen in üblich betriebenen Wanderrostkesseln in der Energie- und Wärmeversorgungswirtschaft. Die Altreifen und/oder andere Gummiabfälle werden in einer zweiwelligen Rotorschere in streifenförmige Teile geschnitten und danach in einem einwelligen Granulator zu einer Korngröße von 1 mm÷150 mm, mit gleichzeitiger Stahldrahtentfernung zerkleinert. Die separierten Stahlelemente werden mit einem magnetischen Separator ausgehalten und in die Behälter für Metallreststoffe gebracht. Das reine Gummigranulat gelangt über ein Transportband auf eine Lagerhalde.
Aus dieser Lagerhalde wird das Gummigranulat dem Kohlenbrennstoff auf einem Transportband im bestimmten Massenverhältnis, nicht größer als 1:1, zugeteilt, wobei ein Mischbrennstoff entsteht, in welchem das Gummigranulat in der Kohle gleichmäßig verteilt ist. An den Bandübergabestellen und bei der Befüllung des Kesselbunkers mit dem Mischbrennstoff erfolgt eine zusätzliche, günstige Egalisierung der Gummi-Kohle Mischung.
Der so aufbereitete Mischbrennstoff gelangt aus dem Kohlenbunker auf den Wanderrost und mit ihm in die Verbrennungskammer des Kessels. Der Mischbrennstoff verbrennt in einem Temperaturbereich von 1200°C÷1500°C mit minimalem Luftüberschuss, der eine vollständige Verbrennung der Gummianteile sichert und die Entstehung von Rußanteilen in den Verbrennungsgasen unmöglich macht. Die Primärluft wird unter den Rost in die ganze Verbrennungszone des Mischbrennstoffes geleitet.
Im Laufe der Gummiverbrennung entbundene, toxische Verbindungen, wie Dioxine oder Furane, werden thermisch effektiv in der brennenden Kohlenschicht zersetzt. Die abwechselnd wirkende, stark reduzierende Atmosphäre an der Oberfläche der Kohlenkörner und stark oxidierende in den Kanälen zwischen den Kohlenkörnern, schafft schon bei der Temperatur von 1250°C optimale Vorraussetzungen dazu. Die Verbrennungsgase werden über die Wärmeabgabezonen des Kessels geführt, in welchem Betriebsdampf erzeugt wird und anschließend über eine Zyklonbatterie in die Rauchgasentschwefelungsanlage geleitet.
In dem angeführten Beispiel arbeitet die Rauchgasreinigungsanlage nach dem abwasserfreien, halbtrockenen Verfahren der Firma WULFF, bei dem das Prozesswasser lediglich zur Rauchgasabkühlung um 20°C über dem Taupunkt der Gase dient. Der Schwefel wird in einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht und zugeteiltem, staubförmigem Kalkhydraht effektiv gebunden.
So behandelte Rauchgase werden anschließend in einem Gewebefilter gründlichst entstaubt und als Reingas über einen Kamin in die Atmosphäre abgeleitet.
Beispiel 2
Dieses Beispiel veranschaulicht die energetische Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen in üblich betriebenen Wanderrostkesseln in der Energie- und Wärmeversorgungswirtschaft. Die Altreifen und/oder andere Gummiabfälle werden in einer zweiwelligen Rotorschere in streifenförmige Teile geschnitten und danach in einem einwelligen Granulator zu einer Korngröße von 1 mm÷50 mm, mit gleichzeitiger Stahldrahtentfernung zerkleinert. Die separierten Stahlelemente werden mit einem magnetischen Separator ausgehalten und in die Behälter für Metallreststoffe gebracht.
Das reine Gummigranulat gelangt über ein Transportband in einen Gummibehälter an der vorderen Kesselwand. Die Kohle aus dem Kohlelager gelangt über ein anderes Transportband zum zweiten Behälter an der vorderen Kesselwand. Aus dem Kohlenbehälter gelangt die Kohle auf den Wanderrost des Kessels.
Während der Kohlenbeschichtung des Wanderrostes vor dem Brennschichtregler wird das Gummigranulat über einen breitfrontigen Zellenzuteiler der Kohle zugeteilt, im Masseverhältnis nicht größer als 1:1, wobei ein Mischbrennstoff Kohle-Gummi entsteht, in dem das Gummigranulat gleichmäßig in der Kohle verteilt ist.
Der Mischbrennstoff Kohle-Gummi kommt mit dem Rost in die Verbrennungskammer des Kessels. Der Verbrennungsprozess des Mischbrennstoffes verläuft zwischen 1200°C und 1500°C bei minimalem Luftüberschuss, der aber gleichzeitig eine vollständige Verbrennung der Brennstoffkomponente gewährleistet und die Bildung von Ruß vermeiden lässt.
Die Primärluft für den Verbrennungsprozess wird unter den Rost in der ganzen Verbrennungszone geleitet. Der Brennkammer wird auch eine Sekundärluft zugeführt, die eine Temperatur zwischen 100°C–300°C besitzt.
Die im Laufe der Gummiverbrennung entbundenen, toxischen Verbindungen, wie Dioxine oder Furane, werden thermisch effektiv in der brennenden Kohlenschicht zersetzt. Die abwechselnd wirkende, stark reduzierende Atmosphäre an der Oberfläche der Kohlenkörner und stark oxidierende in den Kanälen zwischen den Kohlenkörnern, schon bei der Temperatur von 1250°C schafft optimale Vorraussetzungen dazu.
Die Verbrennungsabgase werden über Wärmeübernahmezonen des Kessels geführt, in welchem Betriebsdampf erzeugt wird. Nachfolgend werden die Rauchgase über bekannte Rauchgasreinigungsanlagen und den Kamin in die Atmosphäre abgeleitet.

Claims

Verfahren zur energetischen Verwertung von Altreifen und anderen Gummiabfällen durch Verbrennung in einem Wanderrostkessel mit einem Wanderrost in einer Verbrennungskammer bei Zufuhr von Primär- und Sekundärluft, dadurch gekennzeichnet, dass die Altreifen und andere Gummiabfälle in streifenförmige Teile geschnitten und danach in einem Granulator zu einer Korngröße von 1 mm÷150 mm mit gleichzeitiger Stahldrahtentfernug zerkleinert werden, die separierten Stahlelemente mit einem magnetischen Separator ausgehalten werden, so dass ein reines Gummigranulat entsteht, das einem Kohlenbrennstoff aus Kohlenkörnern in einem Masseverhältnis nicht größer als 1:1 zugeteilt wird, wobei ein Mischbrennstoff Kohle-Gummi entsteht, in dem das Gummigranulat gleichmäßig in der Kohle verteilt ist und der auf dem Wanderrost bei minimalem Luftüberschuss in einem Temperaturbereich von 1200°C bis 1500°C so verbrannt wird, dass die bei der Gummiverbrennung entbundenen toxischen Verbindungen, wie Dioxine oder Furane, in einer brennenden Kohlenschicht durch eine abwechselnd wirkende reduzierende Atmosphäre an der Oberfläche der Kohlenkörner und eine oxdierende Atmosphäre zwischen den Kohlenkörnern zersetzt werden und anschließend die anfallenden Verbrennungsgase nach einer Abkühlung und einer Reinigung in die Atmosphäre abgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die der Verbrennungskammer zugeführte Sekundärluft auf eine Temperatur von 180°C bis 300°C vorgewärmt ist.